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2015年6月15日 星期一

水火箭製作教學 part 2

水火箭製作教學 part 2

1. 出處一

扶摇直上的水“火箭”

点击数:941 次   录入时间:2013/2/27 9:01:00   编辑:liuxinyuan2012   [宣传赚点]
    单级火箭:
  
  取一只1.5升的塑料饮料瓶,去除瓶底支架。配一只橡胶塞子,塞子中间挖两个不同直径的圆孔,其剖面呈阶梯形。如图1—80(a)所示。孔内装一个自行车内胎的气门心。如图1-80(b)所示;再在气门心上套上小橡皮管并用螺帽旋紧,如图1—80(c)所示。
  

  在塑料瓶中装入0.5升—0.75升自来水(即占瓶容积l/3—一半的水),盖紧橡胶塞子,就构成一个模拟火箭了。施放火箭时。先将瓶身翻转,使瓶口朝下。用大拇指和食指捏着瓶口。保持瓶身轴线与地平面垂直;然后用自行车打气简夹住橡胶塞上的气门芯。朝瓶内灌气,见图l—81。直至瓶内气压达到4—5个大气压后,水火箭内的气压会顶开橡胶塞。向空中发射。随昔内水的下注。瓶体可上冲至离地30米左右的高度。
  

  由于塑料饮料瓶去底后呈流线型,再说其重量又轻。可耐一定的压力,因此是很理想的箭体材料。捡起落地的空瓶,注水后又可发射。在泥地上发射,瓶体一般不会摔碎,所以可以反复使用。并且只需制作一个橡胶塞,可配用多只水火箭发射。
  
  箭体装水是很有道理的:(1)水起到封闭作用,不使气桶注入的高压空气溢出;(2)水的重力增加箭体运动时的稳度,不致箭体倾斜;(3)水的下注可使火箭受到反冲作用而上升,这是一种在实验室里很难实现的变质量反冲运动状况,并且直观的体现出动量守恒,因此制作和发射水火箭可帮助学生定性地验证动量守恒定律,是取材和制作很容易的可以小制作。
  
  为了提高箭体发射的平稳度和高度,还可以在箭体尾部装上塑料薄片做的尾翼,并将箭体捆绑在发射支架上。见图1—82,形成地地道道的捆绑式火箭,制作到这一步,只是单级水火箭,要想提高性能。还可制作二级水火箭。

二级水火箭:
  

  图1—83是二级水火箭的实验装置图。它是用塑料套圈将三只塑料瓶串联起来而成的。由图可见其外型酷似真火箭,其实它的发射原理也是模拟真火箭,当火箭发射升空一段时间后,两级火箭联结的橡胶管才第二级火箭的喷嘴中脱离出,使第一级箭体脱落而第二级才启动,并由瓶口相下喷水,随着水的不断喷出,推动箭体不断上冲。其上升高度甚至可达70米左右,远远超过人类第一次真火箭上升的高度。
  

  当然,二级火箭发射的高度完全由制作技巧、所用的器材质量及释放技能等因素决定。其中最关键的是两级箭体连接处的橡胶接头的制作;图1—84是接头的刨面示意图。橡胶管的上下两端各装一副自行车内胎的气门:下端的气嘴与作为第一级箭体的塑料瓶底部相通,在下阀管与瓶底间垫上橡皮垫圈,牢牢地将接头下部分瓶口固定;按头上部长长的一段都插入作为第二级箭体的塑料瓶瓶口之中;在第一级箭体的喷嘴上仍塞上上述单级水火箭中如图1—80所示的橡胶塞子。
  
  发射前的在两级箭体内部先灌入占其体积1/3的自来水。然后同第一级火箭的喷嘴中打气。当气压超过4个大气压时,压缩气体会沿接头下端气嘴的气门芯与阀门管间的空隙挤入橡胶管接头内,见四1—85(a),使橡胶管胀大,紧紧卡住第二级箭体,使其不致脱出,见图1—85(b);当接口橡胶管中的气压增大至比装水的第二级箭体中高约2个大气压时,其中的高压空气会通过上气嘴挤入第二级箭体内。在发射注气过程中,接头橡胶管中的压强始终比第二级箭体内压强高约2个大气压。
  
  火箭发射升空后。随着第一级箭体内水的下喷,箭体内气压开始降低,接头上下气嘴均处于关闭状态,接头橡胶管内的高压空气不会立即注入第一级箭体,故仍处于胀大状它,从而使两箭体暂不分离。
  
  当第—级箭体内压强降至比接头胶管内压强低2个大气压时,橡胶管内的高压气体才挤入第一级箭体内,随空气从上气嘴释放,橡胶管收缩,使与第一级箭体连接迅速脱离第二级箭体,实现两箭体分离。无牵挂的第二级箭体借助体内水的下喷而反冲上升,持续至水喷完后再上冲一段时间,达到最大高度,最后自由下落。
  
  整个装置可反复使用。由于二级水火箭身较长,发射时可用胶皮劲捆绑在用空心塑料杆作成的发射支架上,见图1—86。喷水反冲水火箭的发射很壮观,也很有物理思想。

2. 出處二

3. 出處三

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